Ниациновый статус организма при экспериментальном сахарном диабете; влияние уровня белка в рационе

Ниацин (витамин РР) является необычным витамином, поскольку может синтезироваться в организме из триптофана, и, таким образом, не является строго необходимым компонентом рациона [4]. Превращение триптофана в ниацин, имеющее важное значение в здоровом организ­ме, может нарушаться при патологических со­стояниях. Установлено, что при сахарном диабете изменяется активность многих ферментов метабо­лизма триптофана, следствием чего является сни­жение превращения этой аминокислоты в ниацин [9, 11, 13] и соответственно уменьшение экскре­ции 1 -метилникотинамида — продукта метаболиз­ма ниацина [1, 2]. Вместе с тем многочислен­ные' исследования свидетельствуют, что в возник­новении и прогрессировании инсулинзависимого сахарного диабета этому витамину и его ко­ферментным- формам принадлежит важная роль. Диабетогенное действие стрептозотоцина этиоло­гически связано со снижением уровня НАДФ в клетках [4, 7, 12]. Дефицит ниацина повы­шает чувствительность к действию стрептозото­цина [14], а введение никотинамида как до, так и после введения стрептозотоцина дает за­щитный эффект от его повреждающего дей­ствия [4, 8], восстанавливает активность фер­ментов метаболизма триптофана по ниациново­му пути до уровня, характерного для здоровых животных [13]. Никотинамид находит применение в качестве гиполипидемического и сахаропони­жающего средства в лечении больных сахар­ным диабетом [1, 2].

В последние годы появились сообщения об эффективном защитном действии высокобелковой диеты при развитии стрептозотоцинового диабета у крыс [5, 6], однако механизм его остается неясным. Поскольку белок рациона может слу­жить источником ниацина, мы предположили,

Таблица 1

Влияние никотинамида и уровня белка в рационе на течение аллоксанового диабета у крыс (М±т, п = 5)

что один из механизмов протекторного действия высокобелковой диеты может реализоваться имен­но путем синтеза ниацина из пищевого белка. Проверка этого предположения посвящена настоя­щая работа.

Материалы и методы

В эксперименте использовали крыс-самцов породы Вистар с исходной массой тела около 160 г, получавших рацион вивария Института питания РАМН в течение 7 дней.

Эксперимент 1. Аллоксановый диабет. После адаптацион­ного периода животные были переведены на полусинте- тические изокалорийные рационы с разным содержанием белка, жира и углеводов. При этом содержание смеси минеральных веществ (0,8 г/сут), смеси водорастворимых витаминов (0,2 г/сут), холинхлорида (0,04 г/сут), витами­на А (300 МЕ/сут) и витамина D (20 МЕ/сут) оставалось одним и тем же. Рацион 1-й группы животных Содер­жал 9 % казеина, 2—4-й групп — 18 %, 5-й и 6-й групп — 50%.

Одновременно всем животным однократно подкожно вво­дили аллоксан («Spofa», ЧСФР) в дозе 200 мг на 1 кг массы тела.

Через 14 дней после введения аллоксана животным 3-й группы начали ежедневно подкожно вводить инсулин в дозе 20 ЕД на I кг массы тела, животным 4-й и 6-й групп ежедневно подкожно вводили раствор никотинами­да в дозе 300—400 мг на 1 кг массы тела.

На 28-й день животных декапитировали.

Эксперимент2. Стрептозотоциновый сахарный диабет вызы­вали двукратным внутрибрюшинным введением стрептозо­тоцина («Serva», Германия) в 0,1 М цитратном буфе­ре pH 4,5 в дозе 60 и 30 мг на 1 кг массы тела с интервалом 3 дня. Через 7 дней у животных определяли содержание глюкозы в крови и моче. В эксперимент были отобраны животные, у которых уровень глюкозы в крови превышал 15 ммоль/л и обнаруживалась глюкозурия.

Животные были разделены на 2 группы, получавшие в течение 28 дней полусинтетический изокалорийный ра­цион, содержащий полный набор витаминов и минераль­ных веществ, с различным количеством белков, жиров и угле­водов. Белковый компонент был представлен белками живот­ного происхождения казеином и концентратом сывороточных белков молока (КСБ-УФ) в соотношении 2:1. Липидный компонент был представлен кукурузным и подсолнечным мас­лом (1:1). В качестве углеводного компонента животные получали кукурузный крахмал.

Животные 1-й группы (контроль) получали сбалансиро­ванный рацион, содержащий (в г на 100 г диеты) бе­лок— 17,8, растительное масло — 24,2, крахмал — 57,5. Жи­вотные 2-й группы получали рацион (в г на 100 г), Со­держащий белок — 50, растительное масло — 14,2, крахмал — 35,8. Через 14 дней. кормления животных рационами с раз­личным количеством белка их помещали в метаболиче­ские клетки для сбора мочи, лишая пиши и предостав­ляя воду без ограничения. 1-Метилникотинамид в моче определяли флюоресцентным методом [3].

На 35-й день после введения стрептозотоцина живот­ных декапитировали и определяли содержание в печени коферментов никотинамида [3]. В сыворотке крови крыс определяли инсулин радиоиммунологическим методом (на­бор «Риа-инс-¹²’ I-М», производство Института биооргани- ческой химии АН Беларуси), глюкозу глюкозооксидазным, радиоиммунологическим методами, триптофан и серотонин с помощью высокоэффективной жидкостной хроматогра­фии (4|.

Результаты и их обсуждение

Эксперимент 1. Через 14 дней после введе­ния аллоксана уровень гликемии у крыс во всех группах практически не различался и составлял 19,9—25,2 ммоль/л. Введение инсулина животным, получавшим рацион с оптимальным содержанием белка, приводило к достоверному (р^0,05) сни­жению гликемии на 33 % (табл. 1). Такое же выраженное сахаропонижающее действие оказы­вал никотинамид (снижение гликемии на 35 %) при содержании белка в рационе 18 % (4-я груп­па). Повышение содержания белка в рационе до 50 % и соответствующее увеличение содержания триптофана в рационе с 2,5 до 7 г на 1 кг диеты при рекомендуемом потреблении для крыс 1,3— 1,4 г/кг (4] также приводило к снижению уров­ня глюкозы в крови на 35 %, что сопостави­мо с эффектом инсулина и никотинамида. При этом концентрация триптофана в крови не увели­чивалась по сравнению с таковой у животных, получавших 18 % белка, а концентрация серо­тонина — продукта окислительного метаболизма триптофана по серотониновому пути — даже до­стоверно уменьшалась (см. табл. 1). Если все же предположить, что повышение в рационе крыс уровня белка приводит к интенсификации ме­таболизма триптофана по ниациновому пути, то это должно сопровождаться повышением содер­жания никотинамидных коферментов в организ­ме, поскольку известно, что увеличение содер­жания в рационе триптофана сопровождается индукцией триптофандиоксигеназы — фермента, лимитирующего скорость ниацинового пути окис­ления триптофана, и практически линейным

Таблица 2

Показатели обмена триптофана и витамина РР у крыс со стрептозотоциновым сахарным диабетом при различном содер­жании белка в рационе (Af±m, л=4—6)

возрастанием количества НАДФ в печени, сердце и селезенке (10]. Подтверждение этому было получено в эксперименте 2 со стрептозотоци- новым диабетом. При неизменной концентрации триптофана и серотонина в плазме крови содержа­ние окисленных и восстановленных никотинамид­ных коферментов в печени крыс с эксперимен­тальным диабетом, находившихся на рационе с повышенной квотой белка, как следует из табл. 2, действительно имело тенденцию к увеличению по сравнению с животными, получавшими рацион с оптимальным уровнем белка. Экскреция 1-ме- тилникотинамида — конечного продукта метабо­лизма триптофана по ниациновому пути — также имела тенденцию к возрастанию.

Таким образом, эти данные свидетельствуют в пользу высказанного выше предположения об интенсификации эндогенного синтеза ниацина из белка рациона.

Еще одним доводом в пользу этого пред­положения может служить отсутствие аддитив­ности эффектов повышенного уровня белка в рационе и никотинамида при их совместном применении (см. табл. 1). Снижение уровня глю­козы в крови в этом случае составляет 28 % и таким образом не превышает эффект воздей­ствия никотинамида (на 22 %) или повышенного уровня белка (на 42 %) (группы 4, 5, 6). Это можно расценивать как свидетельства того, что механизм действия никотинамида и повышенного уровня белка в рационе один и тот же, т. е. саха­ропонижающее действие повышенной квоты белка реализуется через эндогенный синтез никотинами­да из триптофана. В противном случае эффекты никотинамида и повышенного уровня белка долж­ны были бы суммироваться.

Выводы

• При использовании высокобелковой диеты, обеспечивающей поступление триптофана в коли­честве 7—7,8 г на 1 кг рациона, для крыс ео стрептозотоцииовым и аллоксановым сахарным диабетом наблюдается тенденция к увеличению содержания никотинамидных коферментов в пече­ни и экскреции 1-метилникотинамида с мочой, что отражает увеличение синтеза ниацина из этой аминокислоты.
• Сахаропонижающий эффект высокой дозы никотинамида не потенцируется повышением квоты белка рациона, что можно рассматривать как свидетельство того, что оба нутриента дей­ствуют по одному и тому же механизму.

3. На основании полученных данных высказы­вается предположение, что один из путей защит­ного действия высокобелковой диеты при диабете заключается в интенсификации эндогенного синте­за ниацина из триптофана белка рациона.